La correction du gamma

 

Qu'est-ce que le gamma ?

Fig. 1. Si l'image n'est pas "standardisée", elle s'affiche beaucoup trop sombre sur le moniteur. Si on prend la précaution de la corriger en amont, l'affichage sera correct.

Le gamma est une caractéristique des moniteurs vidéo à reproduire les images plus contrastése et plus sombles que celles qu'on leur soumet en entrée. Cette reproduction tonale particulière provient du fait que la luminosité émise par les luminophores d’un tube cathodique n’est pas proportionnelle à la tension électrique appliquée dans le tube. En d'autres termes, si une tension de 1 volt donne le blanc, c'est à dire la luminance maximum de 100 %, une tension moyenne de 0,5 volt ne donnera pas une luminance de 50 % comme on pourrait l'esperait mais plutôt une luminance bien plus faible de 20 % seulement. Et cet écart s'amplifir de plus en plus en s'approchant des valeurs proches du noir.

Le gamma du moniteur n'est pas un propriété décidée par les constructeurs ou une réponse à un standard, c'est une contrainte incontournable liée aux lois naturelles de la physique. Bien que les écrans à tube cathodique ne soient pratiquement plus utilisés aujourd'hui, c'est dans ce système que la fonction mathématique appelée gamma est décrite.

Fig. 2. La déformation trop sombre par un moniteur est définie par une courbe mathématique non-linéaire (parabolique) qui porte le nom de courbe gamma

Prise en compte du gamma à la source

Dès la création de la télévion, les ingénieurs ont compris qu'il serait très compliqué d'installer un dispositif de compensation dans les téléviseurs pour corriger ce problème de gamma car leur nombre allait augmenter de façon exponentielle dans les années futures et leut prix s'en serait ressenti. Le plus simple à ,l'époque était de traité le problème à la source, c'est à dire à l'intérieur même de la camera vidéo. Pour corriger les atténuations de luminance que produit le moniteur, il suffit d'appliquer une sur-amplification sur les niveaux de gris au sein même de la caméra. On appelle ce dispositif la correction du gamma ou compression du gamma ou bien encore la courbe de transfert. La correction du gamma des images dès la source est donc devenu le flux standard en vidéo et par extension, il s'est propagé dans le domaine de l'informatique puis de la photographie numérique. Le gamma standard qu'on applique dans cette courbe de transfert est un gamma de 2,2 car il correspond à la norme sRGB.

Dans la chaine numérique, on va donc considérer comme normale la réstitution non linéaire du moniteur, on ne va pas tenter de corriger matériellement cet état de fait, mais simplement corriger en amont tous les fichiers-image pour qu'un gris moyen s'affiche correctement. On applique aux image un traitement automatique qui correspond à une courbe inverse de celle du gamma.

Fig. 3. la correction du gamma est appliqué dès l'appareil photo numérique ou la caméra vidéo sous forme d'une courbe de transfert qui est l'inverse de celle du gamma

Etalonnage du gamma de l'écran

Puisque la courbe de transfert est appliquée de façon automatique sur l'ensemble des images dès la source, l'utilisateur de base n'a pas à se préocuper de cette correction gamma sur ses images. Par contre, il devra vérifier que son écran propose bien un gamma standard de 2,2. Bien que la plupart des écran LCD aient un gamma naturel de 2,2, il peut y avoir une petite dérive qu'il est facile de corriger lors de l'étalonnage de l'écran. Les écrans cathodiques quant à eux ont un gamma naturel de 2,5, il est donc indispensable d'étalonner leur gamma vers 2,2.